ЭПОКСИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ Российский патент 2009 года по МПК C09D163/02 C09D5/08 

Изобретение относится к получению пленкообразующих эпоксиуретановых покрытий холодной сушки и может быть использовано в качестве защитного антикоррозионного покрытия для изделий из бетона, железобетона, металлических конструкций.

Наиболее важными показателями полимерной композиции, определяющими для каждых конкретных условий эксплуатационные параметры покрытия и срок его службы (долговечность) в соответствии с ГОСТ Р 51164-98 "Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии", являются высокие физико-механические характеристики, прежде всего прочность при разрыве, адгезия, стойкость к агрессивным средам, водостойкость и низкое водопоглощение пленки.

Известна полимерная композиция для покрытия, включающая полипропиленуретандиэпоксид, эпоксидную диановую смолу и аминный отвердитель по а.с. 899599, МПК C09L 63/00, C09D 3/58. Недостатком известной композиции является то, что покрытие на ее основе обладает недостаточно высокой водостойкостью и химической стойкостью к воздействию растворов кислот и оснований.

Известна композиция описанная в SU 920059 А1, 15.04.1982 г., для покрытия печатных плат на основе алкидно-эпоксидной смолы и отвердителя - полиизоцианата марки Б на основе 4,4′-дифенилметандиизоцианата. Недостатком композиции является низкое содержание гель-фракции (до 92%), что указывает на недостаточную полноту отверждения и, как следствие, сравнительно невысокая адгезия к подложке (2 балла).

Наиболее близкой по технической сущности, взятой авторами за прототип, является композиция из патента РФ №2219211, МПК C09D 163/02, опубл. 20.12.2003 г., для покрытия, содержащая эпоксидиановую смолу, эпоксиуретановый олигомер, растворитель, полиэтилсилоксановую жидкость и аминный отвердитель - продукт взаимодействия γ-аминопропилтриэтоксисилана и дифенилсиландиола.

Недостатком композиции являются сравнительно низкие показатели водостойкости, стойкости в среде нефтепродуктов и более концентрированных растворах кислот и щелочей.

Технической задачей настоящего изобретения является создание полимерной композиции, обеспечивающей длительный ресурс работы защищаемых конструкций в агрессивных средах: в растворах кислот (серной концентрацией до 50%, азотной концентрацией до 30%, соляной), щелочей, нефтепродуктах.

Техническая задача решается за счет того, что полимерная композиция для антикоррозионного покрытия, включающая эпоксидную диановую смолу ЭД-20, модификатор, аминный отвердитель и растворитель Р-4, в качестве модификатора содержит полиизоцианат на основе 4,4′-дифенилметандиизоцианата, а в качестве отвердителя ароматический полиамин под торговой маркой "Арамин" при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Эпоксидная диановая смола ЭД-20 47,4-54,4 Полиизоцианат 2,8-4,3 Растворитель Р-4 19,6-27,0 Ароматический полиамин "Арамин" 21,7-22,8

Модификация эпоксидной композиции происходит при взаимодействии изоцианатных групп полиизоцианата с гидроксильными группами эпоксидной смолы с образованием уретановых групп. При модификации за счет возникновения мостиковых связей происходит преобразование бифункциональной эпоксидной смолы в тетрафункциональную, отверждаемую затем ароматическим полиамином "Арамин". Это приводит к повышению прочностных, адгезионных, теплостойкостных и антикоррозионных характеристик покрытия.

Покрытия получают в две стадии. На первой стадии проводят модификацию эпоксидной смолы ЭД-20, смешивая ее с полиизоцианатом. После выдержки при 80-90°С в течение трех часов ее охлаждают до 40-50°С, разбавляют до требуемой консистенции растворителем Р-4 и упаковывают в емкости. Композицию характеризуют и укомплектовывают необходимым количеством отвердителя "Арамин".

На второй стадии непосредственно перед употреблением в композицию вводят отвердитель.

Модифицированная композиция отверждается в течение 24 часов при комнатной температуре, 4 часов при 80°С, 2,5 часов при 100°С. "Живучесть" смеси с отвердителем при комнатной температуре составляет 2,5-3,0 часа. Для обеспечения надежности химзащиты наносится 3-5 слоев композиции.

Композиция может дополнительно содержать наполнители, например алюминиевые или цинковые порошки, тальк.

В заявляемой композиции используются следующие компоненты:

Эпоксидная диановая смола ЭД-20 ГОСТ 10587-84 Полиизоцианат (ПИЦ) ТУ 113-03-38-106-90 Растворитель Р-4   (смесь ацетона, толуола, бутилацетата) ГОСТ 7827-74 Ароматический полиамин "Арамин" ТУ 2415-164-05786904-02

Используемый для отверждения композиции отвердитель эпоксидных смол "Арамин" ТУ 2415-164-0578904-02 представляет собой модифицированный ароматический полиамин. Технические условия ТУ 2415-164-0578904-02 "Отвердитель эпоксидных смол "Арамин" являются общедоступным источником, поскольку внесены в реестр 12.02.02 г. за №200 /036879 ВНИИстандарт ГОССТАНДАРТА России (штамп на титульном листе ТУ). Каталожный лист с информацией о продукте может быть затребован и получен любым заинтересованным лицом.

Согласно ссылке на перечень стандартов и технических условий, использованных в ТУ 2415-164-0578904-02, в качестве объекта модификации выступает ароматический полиамин (смесь изомеров) ТУ 6-14-836-86, представляющий собой смесь изомеров диаминодифенилметана, среди которых преобладает 4,4′-диаминодифенилметан (60-95%) [В.А.Лапицкий, А.А.Крипук "Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков". Киев, Наукова Думка, 1986, с.22-23].

Содержание отвердителя "Арамин" рассчитывалось исходя из стехиометрического соотношения реакционноспособных групп смолы ЭД-20 и "Арамина".

Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1. В реактор, снабженный механической мешалкой, обогревом, последовательно загружают 50 г эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и 2,0 г модификатора - полиизоцианата. Температуру в реакторе поддерживают 80-90°С. Смесь перемешивают в течение 3,0-3,5 часов до исчезновения в ИК-спектре смеси полосы 2220 см^-1 (NCO-группа). Затем модифицированную смолу охлаждают до 40-50°С, смешивают с 28 г растворителя Р-4 в течение 10-15 мин. В полученный лаковый раствор перед использованием вводят 20 г ароматического полиамина "Арамин", перемешивают при 20-25°С в течение 5 минут и наносят с помощью кисти на подложку. Композицию отверждают при температуре окружающей среды 18-22°С в течение 24 часов.

Примеры 2-4. Композиции гртовят аналогично примеру 1 при соотношениях, указанных в табл.1.

Свойства композиций исследованы в лабораторных условиях ФГУП НИИПМ.

Адгезионная прочность к металлической и бетонной подложке определена по ГОСТ 15140-78 "Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии".

Относительная твердость пленки определена по ГОСТ 5233-89 "Материалы лакокрасочные. Метод определения твердости по маятниковому прибору".

Химическая стойкость покрытия определена по ГОСТ 9.030-74 "Резины. Методы испытания на стойкость в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред".

Водопоглощение покрытия определено по ГОСТ 4650-80 "Пластмассы. Методы определения водопоглощения".

Компонентный состав и свойства композиций представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 Состав композиций Наименование компонентов Содержание компонентов по примерам, мас.% Прототип 1 2 3 4 Эпоксидная диановая смола ЭД-20 28-35 50,0 47,4 54,4 49,5 Эпоксиуретановый олигомер 10-15 - - - - Полиизоцианат - 2,0 2,8 4,3 5,0 Растворитель 24,5-30,6 - - - - Растворитель Р-4 - 28,0 27,0 19,6 25,7 Полиэтилсилоксановая жидкость 0,1-0,5 - - - - Кремнийорганический диамин 24,3-33,0 - - - - Ароматический полиамин "Арамин" - 20,0 22,8 21,7 19,8

Таблица 2 Свойства композиции Наименование показателей Примеры Прототип ¹ 2 3 4 Относительная твердость, усл.ед. 0,41-0,63 0,57 0,61 0,64 образец вспенился при полимеризации Адгезия, балл 1 1 1 1 - Водопоглощение, % 0,62-0,67* 0,14 0,12 0,13 - Стойкость покрытия к действию агрессивных сред, сутки без изменения:           - вода дистиллированная 50 50 60 60 - - H₂SO₄ 10% -50 60 60 60 -   50% - 50 60 60 - -NaOH 10% 50 60 60 60 -   50% - 50 60 60 - -NaCl 10% 50 50 60 60 - -HCl 36% - 50 60 60 - -HNO₃ 30% - 50 60 60 - - нефрас   - 60 60 60 - *) Воспроизведено авторами.

Из данных, представленных в таблице 2, видно, что при модификации эпоксидной диановой смолы ЭД-20 полиизоцианатом на основе 4,4′-дифенилметандиизоцианата отвержденные ароматическим полиамином "Арамин" полимерные композиции (пример 2 и 3) имеют более низкие значения водопоглощения, более высокую стойкость к агрессивным средам, более высокую относительную твердость, в сравнении с известной, что указывает на повышение эффективности защитных свойств и срока службы покрытия.

Изобретение относится к эпоксидной композиции, предназначенной для получения антикоррозионных покрытий на изделиях и емкостях из бетона, железобетона, металлических конструкций. Композиция включает следующие компоненты при их соотношении в мас.%: 47,4-54,4 эпоксидной диановой смолы ЭД-20, 2,8-4,3 модификатора, 19,6-27,0 растворителя, 21,7-22,8 аминного отвердителя. В качестве модификатора композиция содержит полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата. В качестве растворителя композиция содержит растворитель Р-4. В качестве отвердителя композиция содержит ароматический полиамин «Арамин». Изобретение позволяет повысить водостойкость и стойкость композиции к воздействию кислот и щелочей. 2 табл.

Эпоксидная композиция для покрытия, включающая эпоксидную диановую смолу ЭД-20, модификатор эпоксидной смолы, растворитель и аминный отвердитель, отличающаяся тем, что в качестве модификатора содержит полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, в качестве растворителя - растворитель Р-4, в качестве отвердителя - ароматический полиамин «Арамин» при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидная диановая смола ЭД-20 47,4-54,4 Вышеуказанный полиизоцианат 2,8-4,3 Растворитель Р-4 19,6-27,0 Ароматический полиамин "Арамин" 21,7-22,8